《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》编制说明

PAGE2《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》编制说明（征求意见稿）一、工作简况1任务来源本项目是根据2022年1月25日“中国工业节能与清洁生产协会团体标准立项的通知”进行制定，项目名称：“管道直饮水系统水质水量在线监测规范”，本文件由中国工业节能与清洁生产协会提出并归口，起草牵头单位：南京智芯源水科技有限公司。2主要工作过程起草阶段：2022年1月25日，成立标准制定工作组，明确进度安排。2022年1月26日～2022年4月7日，南京智芯源水科技有限公司完成资料、数据等收集、整理，结合相关政策要求，形成团体标准《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》（初稿）及编制说明。2022年4月8日~4月20日，对团体标准《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》（初稿）及编制说明进行了标准制定组内部及相关专家函审，共发送征求意见函5家单位。收到5家单位回函，其中1家单位无意见，共提出13条修改意见。其中，采纳13条，未采纳0条。根据各位专家提出的建议，对标准“初稿”进行修改和完善，于4月24日形成团体标准《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》（研讨稿）及编制说明。拟于2022年4月28日，以线上视频会议的形式组织召开团体标准《管道直饮水系统水质水量在线监测规范》（研讨稿）研讨会，根据会议意见，对标准“研讨稿”进行修改和完善，于5月20日形成团体标准《管道直饮水水质水量在线监测系统规范》（征求意见稿）及编制说明。征求意见阶段：审查阶段：报批阶段：3主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等本文件由南京智芯源水科技有限公司、武汉凯迪电力环保有限公司、浙江菲达环保科技股份有限公司、浙江大学、河南华助环保科技有限公司、绍兴市质量技术监督检测院等共同起草。本文件主要起草人：张兆松、林胜周、朱青、吴敏、孙胜华、周统、宣伟桥、郑成航、陈意、赵飞、周林峰、陈洪锋、赵玉延。所做的工作：由张兆松任起草工作组组长，为主起草并全面协调标准的起草工作，负责对各阶段标准的审核，并负责对各方面的意见及建议进行归纳、分析。林胜周、朱青、周统、宣伟桥、孙胜华主要参与标准的起草及编写工作。吴敏、郑成航、陈意、赵飞、周林峰、陈洪锋、赵玉延负责收集国内外相关技术文献和资料，对标准各阶段意见及建议进行归纳、分析及其他材料的编制。二、标准编制原则和主要内容，解决的主要问题1标准编制的原则本文件的制订遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，标准的制订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。并力求标准具有“简洁性、通用性、指导性、引导性和可扩展性”的特点。2标准主要技术内容2.1适用范围本文件重点描述管道直饮水系统水质水量在线监测的系统设计、设备选型、安装及验收、运行维护、信息管理等方面的规定。本文件覆盖管道直饮水系统自净水站进水至出水全工艺过程，以及供水管网至用户全流程的水质水量监测，适用于以市政自来水为原水的直饮水处理工艺系统的监测；以非市政自来水为原水的直饮水处理工艺系统，其原水需要进行常规处理，本质上与自来水原水处理工艺相同，其监测内容与自来水制水工艺相同，所以本文件不重复非市政自来水为原水的直饮水制水工艺中原水部分的监测要求。2.2规范性引用文件本文件技术要求和试验方法主要引用CJJT271-2017《城镇供水水质在线监测技术标准》、GB/T778.1-2018《饮用冷水水表和热水水表第1部分：计量要求和技术要求》，GB/T778.2-2018《饮用冷水水表和热水水表第2部分：试验方法》等标准。2.3术语和定义本文件给出的术语在本文件有关章节中进行了引用，在编写时参考了行业标准CJJ/T271-2017《城镇供水水质在线监测技术标准》。除常规水质监测仪表、水量仪表等术语外，本文件还引入目前较前沿部分术语，如物联网、NB-IoT通讯技术、信息系统等，特别是物联网、NB-IoT通讯技术，由于我国政府的积极推动，各大公司积极响应，我国NB-IoT物联网发展迅速，具备大规模开发应用条件，我国物联网技术开发和应用技术已与世界先进水平同步，目前在传统水质、水量监测仪表领域已有众多的物联网产品和解决方案，采用这些水质水量在线监测产品和解决方案并配合信息系统进行分析诊断、反馈控制，实现数据公开，能够保证直饮水质安全，让用户放心使用、明白消费，有利于管道直饮水系统的推广应用。2.4系统组成及在线监测指标本文件给出管道直饮水系统水质水量在线监测的组成，涉及直饮水净水站水质在线监测仪表、供水管网水质水量在线监测仪表两部分，并配置信息系统进行管理。管道直饮水水质水量监测覆盖直饮水净水站、供水管网全流程，净水站水质监测是净水站自动化控制、水质品质保障、安全生产的基础条件，供水管网特别是用户端水质水量监测是管道直饮水保质准量供给的最终服务目的，所以净水站、管网和最终用户需要通过信息系统进行协调管理，该系统可以进行实时分析、科学决策，解决生产制造过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化，最终保证水质，实现数据公开，提高用户体验，促进管道直饮水推广和覆盖，实现直饮水企业的自身价值和社会价值。本文件给出了管道直饮水水质水量在线监测指标的选择原则及仪表的类型。管道直饮水在线监测指标按CJ94-2005《饮用净水水质标准》、CJJ/T110-2017《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》等标准要求确定，其中CJ94-2005《饮用净水水质标准》已取消了总有机碳（TOC）指标，所以本文件未列入；CJJ/T110-2017《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》中要求宜测量SDI，此指标为反渗透膜指标，因管道直饮水水质水量监测覆盖直饮水净水站、供水管网全流程，本文件采用更具通用性的电导率指标。2.5技术要求2.5.1总体要求本文件管道直饮水系统水质水量在线监测必须满足的基本要求进行规范。水质水量在线监测仪表是管道直饮水的关键监测设备，其种类多、使用场景复杂，必须满足国家强制防护要求。远传水表整体制造材料抗腐蚀性、材料强度和耐用度必须满足水表的特定使用要求，其零部件与饮用水接触，零部件材料必须满足无毒、无污染、无生物活性的要求。信息系统必须遵循国家信息系统安全防护规范，确保系统安全，特别是控制功能的应用安全，并可根据不同的角色进行不同权限的设置。通过对采集数据的统计分析，及时发现直饮水系统存在的问题，为优化运行管理提供依据。2.5.2在线监测设备要求本文件对水质水量在线监测以下方面进行规范，提出水质水量在线监测仪表的接口、基本构造、功能要求等。本文件提出用户端在线水质水量仪表无线远传宜采用NB-IoT通讯技术，其中远传水表使用直接集成NB-IoT通讯模块的无线远传水表，用户端电导率分析仪采用常规电导率分析仪配套具备NB-IoT通讯技术的遥测终端机。目前物联网无线远传水表主要采用Lora和NB-IoT两种通讯技术，Lora技术诞生得较早，且工作在非授权频段，不需要额外付费，但需要专门组网，需要采集器或集中器等中间传输设备，并需进行日常维护；NB-IoT技术是使用授权频段，共存于现有的移动通讯网络，享有更好的移动网络服务，但需要额外支付网络费。随着使用NB-IoT技术的水表快速发展，制造厂家通过以量压价大幅拉低授权频段付费（可直接计入水表采购成本），而且NB-IoT无需采集器或集中器等中间传输设备，施工成本低，后期维护量少的优势使其有加速淘汰Lora技术水表的趋势。鉴于此，本文件明确无线远传水表宜采用NB-IoT通讯技术。本文件重点明确了水质在线监测数据有效性审核要求原则、监测取样方式、在线监测频次要求。2.5.3信息系统要求本文件详细描述了信息系统功能，其中设备控制需要严格控制权限，授权操作。2.5.4安装及验收要求水质在线监测仪的安装与验收应符合GB50093和CJJ/T271的有关规定。水量在线监测仪的安装与验收应符合GB50093的有关规定。2.5.5运行维护要求本文件明确水质在线监测仪、远传水表的运行维护要求。水质在线监测仪的运行维护应符合CJJ/T271规定。远传水表应按JJG162-2019中附录A的要求进行检查维护。本文件还明确了建立直饮水设施设备信息系统的内容和要求，为了保证信息系统数据的及时性和准确性，要求数据及时同步上传，并定期核实系统数据与现场监测数据的一致性，并明确了直饮水信息系统对硬件设施开展日常维护工作的具体内容。2.5.6性能要求本文件给出直饮水水质酸碱度（pH）在线监测仪、浊度在线监测仪、电导率在线监测仪、余氯在线监测仪四种水质分析仪性能指标的具体要求。本文件同时给出了直饮水远传水表和信息系统应满足的性能标准。2.6验证方法本文件在附录A~D中给出了直饮水水质酸碱度（pH）在线监测仪、浊度在线监测仪、电导率在线监测仪、余氯在线监测仪四种水质分析仪性能指标的具体证实标准要求及方法。附录A(规范性)酸碱度（pH）在线监测仪技术要求、附录B(规范性)浊度在线监测仪技术要求、附录C(规范性)电导率在线监测仪技术要求、附录D(规范性)余氯在线监测仪技术要求，均参考自CJJ/T271-2017城镇供水水质在线监测技术标准对应分析仪。其中对于余氯，CJJ/T271-2017提出了比色法和电极法两种性能测试方法，其中比色法根据GB/T5750.11-2016《生活饮用水标准检验方法消毒剂指标》中的要求进行检定，目前电极法还没有相应的国家标准的检定方法，但余氯测量使用电极法目前在市场上已经普遍应用，特别是饮用水领域，水质比较稳定，电极法相对比色法具有维护周期长、使用成本低的优势。从本编制说明文件第四章1.4对余氯在线分析仪性能验证分析表可以看出两者的性能指标水平是接近的，均能满足饮用水监测要求。本文件给出了直饮水远传水表的型式检验和出厂检验标准，以及型式检定周期要求的标准。本文件同时给出了信息系统性能测试的标准。3解决的主要问题（1）填补国内管道直饮水系统水质水量在线监测规范的空白管道直饮水系统在城镇供水末端，通过深度处理技术去除自来水中的有害物，提高水质，满足人们追求高品质、健康饮水的需求。目前主要的管道直饮水现行标准包括：《饮用净水水质标准》CJ94-2005、《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》CJJ/T110-2017等。国内从事管道直饮水的专业公司也发展迅速，管道直饮水工艺技术成熟可靠。然而，国内外对于管道直饮水行业水质水量在线监测并没有专门的规范标准，导致已建管道直饮水系统项目实际运行状况不理想，某些项目停运甚至废弃，使用、运行管理不能形成良性循环，水质不能让用户放心、水费计量不合理，导致用户使用率偏低，反过来影响系统的正常运行管理。本文件是我国第一个涉及管道直饮水水质水量在线监测方面的规范标准，将填补国内相关标准的空白。（2）规范管道直饮水行业市场，保证水质水量公开透明管道直饮水系统，与自来净水站及管网改造整体提升水质、家装直饮水机、桶装水、瓶装水等相比较，有节能、经济、安全、便于维护管理方面的优势。目前我国管道直饮水应用较少，尚未大规模推广，行业发展不均衡，其中水质不公开透明、水费计量不能及时查询是一个重要的原因，现有规范对管道直饮水水质水量监测的规定尚不够明确。设置水质水量在线监测系统，配合利用高新智能技术和产品、互联网技术进行分析诊断、反馈控制，实现数据公开，能够保证直饮水质安全，让用户放心使用、明白消费，有利于管道直饮水系统的推广应用。本文件以管道直饮水水质保证和水费计量为核心，以保障管道直饮水供水水质安全及水质水量信息在线公开透明为目的，规范水质水量在线监测的基本组成和性能要求，提高管道直饮水净水站和管网管理的科学性、合理性，以高标准规范管道直饮水行业市场。三、是否有对应的国家标准或行业标准标准制定中未检索到对应的国家标准或行业标准。四、主要试验（或验证）情况分析1水质在线监测仪性能验证1.1pH在线监测仪标准编制组收集到管道直饮水净水站对应不同品牌型号的pH在线监测仪的验证测试试验数据，以验证本文件pH在线监测仪性能要求。其中重复性、漂移、响应时间、温度补偿精度、标准样品比对试验误差已在出厂前相关性能测试试验中验证，MTBF、实际水样比对试验误差在现场进行测试试验，pH在线监测仪性能指标与本文件技术要求的验证结果见表1所示：表1pH在线监测仪性能指标验证对比结果性能项目本文件要求试验方法试验验证HJ/T96-2003对应章条号净水站A-某品牌1TMS-D3100PH在线监测仪净水站B-某品牌2CM442+CPS11EPH在线监测仪净水站C-某品牌39500+8350PH在线监测仪重复性±0.1pH8.3.10.005pH0.01pH0.02pH漂移（pH=9）±0.1pH8.3.20.023pH-0.02pH0.03pH漂移（pH=7）±0.1pH8.3.30.028pH0.04pH0.03pH漂移（pH=4）±0.1pH8.3.40.027pH-0.02pH0.04pH响应时间≤0.5min8.3.5≤0.4min≤0.2min≤0.3min平均无故障连续运行时间（MTBF）≥720h8.3.71440h无故障1440h无故障1440h无故障温度补偿精度±0.1pH8.3.60.009pH0.07pH0.04pH标准样品比对试验误差±0.1pH本文件附录AA.1.3.3±0.04pH0.07pH0.06pH实际水样比对试验误差±0.1pH本文件附录AA.1.3.40.04pH0.07pH0.05pH验证对比结果表明，重复性、漂移、响应时间、MTBF、温度补偿精度、比对试验误差均满足本文件要求，均具备可操作性。现场实际水样比对试验结果见表2~表4所示：表2直饮水净水站APH在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌1测试位直饮水净水站A进水、出水管 PH在线监测仪型号TMS-D3100

表3直饮水净水站BPH在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌2测试位直饮水净水站B进水、出水管 PH在线监测仪型号CM442+CPS11E7.417.427.410.017.427.427.417.447.447.410.037.467.437.437.547.537.58-0.057.527.537.537.657.647.570.077.597.647.667.577.567.57-0.017.567.577.55表4直饮水净水站CPH在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌3测试位直饮水净水站C进水、出水管 PH在线监测仪型号9500+83507.487.477.420.057.477.477.467.467.457.420.037.457.447.457.547.547.56-0.027.537.567.537.597.597.560.037.567.617.587.557.557.56-0.017.567.547.541.2浊度在线监测仪标准编制组收集到管道直饮水净水站对应不同品牌型号的浊度在线监测仪的验证测试试验数据，以验证本文件浊度在线监测仪性能要求。其中量程、重复性、零点漂移、响应时间、标准样品比对试验误差已在出厂前相关性能测试试验中验证，MTBF、实际水样比对试验误差在现场进行测试试验，浊度在线监测仪性能指标与本文件技术要求的验证结果见表5所示：表5浊度在线监测仪性能指标验证对比结果性能项目本文件要求试验方法试验验证HJ/T98-2003对应章条号净水站A-某品牌1TMS-D3100浊度在线监测仪净水站B-某品牌2CM442+CUS52浊度在线监测仪净水站C-某品牌3sc200+1720e浊度PH在线监测仪量程0~20NTU0~20NTU0~20NTU0~20NTU重复性±3%8.3.10.1%0.05%1.0%零点漂移±3%8.3.20.1%-0.19%-0.26%量程漂移±5%8.3.30.25%0.17%0.21%响应时间≤0.5min0.4min0.4min0.4min平均无故障连续运行时间（MTBF）≥720h8.3.51440h无故障1440h无故障1440h无故障标准样品比对试验误差±0.1NTU(检测值＜1NTU时)本文件附录BB.1.3.30.022NTU0.017NTU0.019NTU＜10%(检测值＞1NTU时)本文件附录BB.1.3.3-1.19%1.02%-1.08%实际水样比对试验误差±0.1NTU(检测值＜1NTU时)本文件附录BB.1.3.40.026NTU0.017NTU0.023NTU＜10%(检测值＞1NTU时)本文件附录BB.1.3.4///验证对比结果表明，重复性、漂移、响应时间、MTBF、温度补偿精度、比对试验误差均满足本文件要求，均具备可操作性。现场实际水样比对试验结果如表6~表8所示。表6直饮水A净水站浊度在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌1测试位直饮水净水站A进水、出水管 浊度在线监测仪型号TMS-D3100表7直饮水B净水站浊度在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌2测试位直饮水净水站B进水、出水管 浊度在线监测仪型号CM442+CUS52表8直饮水C净水站浊度在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌3测试位直饮水净水站C进水、出水管浊度在线监测仪型号sc200+1720e1.3电导率在线监测仪标准编制组收集到管道直饮水净水站对应不同品牌型号的电导率在线监测仪的验证测试试验数据，以验证本文件电导率在线监测仪性能要求。其中重复性、漂移、响应时间、温度补偿精度试验误差已在出厂前相关性能测试试验中验证，MTBF、实际水样比对试验误差在现场进行测试试验，电导率在线监测仪性能指标与本文件技术要求的验证结果见表9所示：：表9电导率在线监测仪性能指标验证对比结果性能项目本文件要求试验方法试验验证HJ/T97-2003对应章条号净水站A-某品牌1TMS-D3100电导率在线监测仪净水站B-某品牌2CM442+CLS21D电导率在线监测仪净水站C-某品牌39500+8312电导率PH在线监测仪量程0~5/50/500mS/m0~50uS/cm0~50uS/cm0~50uS/cm重复性±1%7.4.10.03%0.02%0.05%零点漂移±1%7.4.20.01%0.02%0.03%量程漂移±1%7.4.30.35%0.25%0.30%响应时间≤0.5min7.4.40.15min0.15min0.15min平均无故障连续运行时间（MTBF）≥720h7.4.61440h无故障1440h无故障1440h无故障温度补偿精度±1%7.4.50.92%0.86%0.75%实际水样比对试验误差±1%本文件附录CC.1.4.30.49%0.44%0.53%验证对比结果表明，重复性、漂移、响应时间、MTBF、温度补偿精度、比对试验误差均满足本文件要求，均具备可操作性。现场实际水样比对试验结果如表10~表12所示。表10直饮水A净水站电导率在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌1测试位直饮水净水站A进水、出水管 浊度在线监测仪型号TMS-D3100表11直饮水B净水站电导率在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌2测试位直饮水净水站B进水、出水管 浊度在线监测仪型号CM442+CLS21D表12直饮水C净水站电导率在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌3测试位直饮水净水站C进水、出水管浊度在线监测仪型号9500+83121.4余氯在线监测仪标准编制组收集到管道直饮水净水站开展相应不同品牌型号的余氯在线监测仪的验证测试试验数据，以验证本文件余氯在线监测仪性能要求。其中量程、重复性、零点漂移、响应时间、测定下限已在出厂前相关性能测试试验中验证，MTBF、实际水样比对试验误差在现场进行测试试验，余氯在线监测仪性能指标与本文件技术要求的验证结果见表13所示：表13余氯在线监测仪性能指标验证对比结果性能项目本文件要求试验验证比色法电极法净水站A某品牌1TMS-D3100型余氯仪-电极法净水站D某品牌1TMS-D6000型余氯仪-比色法净水站B某品牌2CM442+CCS51D型余氯仪-电极法净水站C某品牌3CL17SC型余氯仪-比色法量程0~5mg/L0~5.5mg/L0~5.5mg/L0~5mg/L0~5mg/L重复性≤5%≤3%1.20.7%0.5%0.1%零点漂移±2%±0.2%±0.1%±0.1%±0.1%响应时间≤2.5min≤1min≤2.5min＜0.5min＜0.5min测定下限0.01mg/L0.02mg/L0.01mg/L0.005mg/L0.001mg/L0.003mg/L平均无故障连续运行时间（MTBF）≥720h1440h无故障1440h无故障1440h无故障1440h无故障实际水样比对试验误差±0.01mg/L(标准方法检测值＜0.1mg/L时)0.0065mg/L0.005mg/L0.002mg/L0.004mg/L＜10%(标准方法检测值＞0.1mg/L时)2.1%2.4%1.5%2.3%验证对比结果表明，量程、重复性、零点漂移、响应时间、测定下限、MTBF、实际水样比对试验误差均满足本文件要求，均具备可操作性。现场实际水样比对试验结果如表14~表17所示。表14直饮水A净水站余氯在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌1测试位直饮水净水站A进水、出水管 余氯在线监测仪型号TMS-D3100表15直饮水D净水站余氯在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌1测试位直饮水净水站D进水、出水管 余氯在线监测仪型号TMS-D6000表16直饮水B净水站余氯在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌2测试位直饮水净水站B进水、出水管 余氯在线监测仪型号CM442+CCS51D表17直饮水C净水站余氯在线监测仪实际水样比对验证测试结果汇总测试日2021年3月 某品牌3测试位直饮水净水站C进水、出水管 余氯在线监测仪型号CL17SC2NB-IoT远传水表RSRP取值验证直饮水供水管网侧水质水量在线监测采用物联网技术上传用户水质水量信息，是本文件根据行业发展趋势提出的重要性能要求，采用NB-IoT通信技术的远传水表，无线信号的强度参数RSRP值大小是一个重要的关键参数，本文件提出NB-IoT远传水表安装位置移动网络信号RSRP应大于-100dBm，这里重点对该取值要求进行验证。有关RSRP参数及等级划分说明如下：RSRP（ReferenceSignalReceivingPower）参考信号接收功率，是代表无线信号强度的关键参数，反映当前信道的路径损耗强度，用于小区覆盖的测量和小区选择/重选。RSRP的取值范围：-44dBm~-140dBm，值越大越好。RSRP≤-105，覆盖强度等级6，表示覆盖较差。业务基本无法连接。-105<RSRP≤-95，覆盖强度等级5，表示覆盖差。室外业务能够连接，但连接成功率低，室内业务基本无法连接。-95<RSRP≤-85，覆盖强度等级4，表示覆盖一般，室外能够连接，室内连接成功率低。-85<RSRP≤-75，覆盖强度等级3，表示覆盖较好，室内外都能够连接。-75<RSRP≤-65，覆盖强度等级2，表示覆盖好，室内外都能够很好的连接。RSRP>-65，覆盖强度等级1，表示覆盖非常好。2.1工程应用情况作为采用NB-IoT通信技术的远传水表的关键参数，RSRP值要求越高，信号越强，当然有利于数据的传输，但是NB-IoT远传水表安装于用户室内或室外有井盖的水表井中，安装位置移动网络信号相对于室外空旷环境有比较大的衰减，如果要求RSRP值较高，必然会限制NB-IoT远传水表的应用，所以应通过增强水表发送和接收无线信号的能力，适当降低RSRP值要求。本文件提出NB-IoT远传水表安装位置RSRP应大于-100dBm，是根据多个品牌不同的应用实例总结概括而来。NB-IoT远传水表通过配置天线，增强水表发送和接受无线信号的能力，摘选部分实施案例的测试数据，如表18所示：表18实施项目RSRP实测数据表案例名称成功发送数据信号RSRP最低值（dBm）采用产品备注上海A小区-90上海某品牌NB-IoT水表天津B小区-96浙江某品牌NB-IoT水表江苏C小区-95江苏某品牌NB-IoT水表湖南D小区-92湖南某品牌NB-IoT水表。。。2.2典型案例天津B小区全部采用浙江某品牌NB-IoT远传水表，该水表采用分体结构设计，以旋翼式液封冷水表为基表，通过NB-I